特斯拉 Model Y 交付后，隱藏在車內(nèi)的熱泵成了最大“彩蛋”。

　　熱泵是將熱能從熱源轉(zhuǎn)移的裝置，功能類似于反向空調(diào)。相較于傳統(tǒng)的電阻加熱器，熱泵最大的優(yōu)點(diǎn)就是高效，其效能系數(shù)是傳統(tǒng)電阻加熱器的2-3 倍。Model Y 是特斯拉首款搭載熱泵系統(tǒng)的車型，熱泵能減少其電池?fù)p耗，在冬季可以增加續(xù)航里程。

　　“Model Y 的熱泵是我這段時(shí)間見過的最好的工程設(shè)計(jì)之一。”特斯拉 CEO 埃隆·馬斯克(Elon Musk)在推特上表示，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了下一個(gè)階段的工作。

　　事實(shí)上，熱泵并非新技術(shù)。“早在兩三年之前國(guó)內(nèi)就已經(jīng)有車型搭載熱泵空調(diào)了。”某新能源汽車品牌工程師王亮告訴未來汽車日?qǐng)?bào)(ID：auto-time)，更早之前，日產(chǎn)、豐田車型上也搭載過熱泵空調(diào)。

　　但由于成本、技術(shù)等原因限制，熱泵目前并沒有在電動(dòng)車領(lǐng)域大規(guī)模普及。“熱泵空調(diào)效率高，未來肯定會(huì)越來越多。”王亮預(yù)計(jì)，到 2022 年冬奧會(huì)時(shí)期，國(guó)內(nèi)電動(dòng)車將大范圍采用熱泵空調(diào)，只不過在此之前還需要克服不少技術(shù)瓶頸。

　　2025 年市場(chǎng)滲透率或達(dá) 30%

　　目前，純電動(dòng)汽車空調(diào)主要有兩種制熱方式，熱泵和 PTC(Positive Temperature Coefficient)熱敏電阻，兩者制熱方式不同。

　　熱泵不產(chǎn)生熱量，是將車外的熱量補(bǔ)充到車內(nèi)取暖，其工作原理和冷暖一體式空調(diào)一樣，冬天這種空調(diào)的室外壓縮機(jī)會(huì)工作，同時(shí)向室外吹出涼風(fēng)。王亮表示，熱泵系統(tǒng)其實(shí)就是換熱器吸熱放熱的過程，類似水往低處流。

　　PTC 則是直接將電能轉(zhuǎn)化為熱能，即使在極致情況下也只能實(shí)現(xiàn) 100% 的能量轉(zhuǎn)換，如耗費(fèi) 2 焦耳能量，最多只能提供 2 焦耳熱量。消耗電能制熱，意味著犧牲電動(dòng)車的續(xù)航里程。

　　“熱泵技術(shù)是依靠制冷介質(zhì)把車外空氣中的能量吸收，并補(bǔ)充給車內(nèi)取暖，這種搬運(yùn)能量的效率要比 PTC 電能轉(zhuǎn)化成熱能的效率高出不少。”王亮告訴未來汽車日?qǐng)?bào)(ID：auto-time)，在 0 攝氏度左右，熱泵效率是 PTC 電加熱的 2.2-2.5 倍;在零下 7 度附近，熱泵效率是 PTC 的 1.5-1.8 倍。

　　“以現(xiàn)有的常溫續(xù)航 450 公里的車型估算，零下 7 攝氏度時(shí)普通車型續(xù)航大約在 250 公里，熱泵版預(yù)計(jì)可以達(dá)到 280-290 公里。”王亮表示，熱泵版純電動(dòng)車在冬季比 PTC 電加熱車型，要高出 30-40 公里的續(xù)航里程。

　　續(xù)航里程是電動(dòng)車現(xiàn)階段最大的痛點(diǎn)之一。美國(guó)消費(fèi)者報(bào)告 2019 年 2 月的測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，在室外零下 20 攝氏度左右天氣中，Model 3 的續(xù)航折損 121 英里(約 195 公里)，相當(dāng)于折損近一半。對(duì)于特斯拉來說，也不得不采用熱泵系統(tǒng)提升其續(xù)航。

　　此外，使用熱泵空調(diào)空調(diào)也有助于提升電池的溫控系統(tǒng)。奧迪發(fā)布E-tron 表示，這款車采用了帶有熱泵的熱管理系統(tǒng)，可以幫助E-tron 始終保持在 25-35 攝氏度的良好工作區(qū)間，支持反復(fù)加速踏板踩到底加速。奧迪也因此有底氣宣稱，E-tron 比沒有搭載熱泵的特斯拉 Model S P 100D 更快。

　　使用熱泵空調(diào)，已被公認(rèn)為應(yīng)對(duì)電動(dòng)車冬季續(xù)航衰減、提升綜合性能的最佳方案之一。除了特斯拉、奧迪，日產(chǎn)聆風(fēng)、雷諾 ZOE、寶馬 i3、豐田普銳斯、捷豹I-PACE 等車型均已搭載熱泵空調(diào)。國(guó)產(chǎn)電動(dòng)車也完成了從 0 到 1 的突破，榮威 Ei5、榮威 MARVEL X、蔚來 ES6 等均采用了熱泵。

　　國(guó)金證劵表示，熱泵空調(diào)正成為車載空調(diào)新趨勢(shì)，并預(yù)計(jì) 2025 年車載熱泵空調(diào)將會(huì)達(dá)到 30% 的市場(chǎng)滲透率。

　　普及路上困難重重

　　熱泵空調(diào)被公認(rèn)為未來發(fā)展趨勢(shì)，但目前主流新能源汽車仍以 PTC 電加熱為主。PTC 具有成本低、技術(shù)門檻低、加熱快等優(yōu)點(diǎn)，相比之下，熱泵空調(diào)價(jià)格高、技術(shù)難度大。

　　熱泵技術(shù)涉及比較專業(yè)的熱力學(xué)開發(fā)和測(cè)試能力，在傳統(tǒng)的車用空調(diào)行業(yè)，先進(jìn)技術(shù)集中于幾大領(lǐng)先供應(yīng)商，而名牌大廠的產(chǎn)品價(jià)格和開發(fā)費(fèi)用均遠(yuǎn)高于普通企業(yè)。

　　國(guó)內(nèi)最早采用熱泵的自主品牌上汽榮威工程師透露，榮威 Ei5 的熱泵空調(diào)成本此前達(dá)到一萬多元。王亮則對(duì)未來汽車日?qǐng)?bào)(ID：auto-time)表示，目前熱泵系統(tǒng)比普通空調(diào)系統(tǒng)多出的零部件價(jià)值平均在 1200-1500 元，雖然有所下降，但是這些硬性成本也會(huì)導(dǎo)致汽車廠商對(duì)成本、性能的平衡考量發(fā)生動(dòng)搖。

　　和 PTC 相比，熱泵空調(diào)還很大程度上受到溫度的限制。“熱泵空調(diào)在零下 10 度以下，從外界獲取熱量的效率明顯降低，幾乎是無效的。”王亮告訴未來汽車日?qǐng)?bào)，在這種情況下，電動(dòng)汽車還需要靠 PTC 加熱。

　　此外，熱泵技術(shù)在其他領(lǐng)域已形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，但在車用領(lǐng)域，熱泵空調(diào)的重量、體積、抗震性能、可靠性、使用壽命、供應(yīng)商資源等，都是需要考慮的因素。任何一項(xiàng)出現(xiàn)短板，都會(huì)制約這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用。

　　其中，熱泵難以普及的最大原因，還在于技術(shù)門檻。

　　“熱泵空調(diào)在商用和家用領(lǐng)域已比較成熟，但應(yīng)用在車輛上還有不少技術(shù)瓶頸。”王亮告訴未來汽車日?qǐng)?bào)(ID：auto-time)熱泵空調(diào)的工作原理雖然簡(jiǎn)單，但是把熱泵空調(diào)融入新能源汽車的電控系統(tǒng)非常復(fù)雜。

　　王亮表示，在冬季開車或快速充電時(shí)，熱泵處于工作狀態(tài)，但當(dāng)電池到達(dá)一定溫度后，電池就需要散熱，同時(shí)還需要保證車內(nèi)溫度，這對(duì)電動(dòng)車的熱管理技術(shù)有相當(dāng)高的要求。

　　在這種情況下，需要電腦準(zhǔn)確判斷熱泵系統(tǒng)和 PTC 的分工，協(xié)調(diào)好電池以及駕艙的溫度。“如果熱管理技術(shù)不過關(guān) ，使用熱泵空調(diào)反而會(huì)增加電池能耗。”王亮告訴未來汽車日?qǐng)?bào)，這本質(zhì)上還是考驗(yàn)車企的電控技術(shù)。

　　隨著特斯拉在 Model Y 車型上首次搭載熱泵空調(diào)，這些技術(shù)瓶頸或?qū)⒈煌黄啤?/p>

　　馬斯克在推特表示，Model Y 的熱泵系統(tǒng)有局部加熱回路，以擴(kuò)大可用的溫度范圍。此外，熱泵還通過一個(gè) 8 向換向閥來控制各種模式下熱量的轉(zhuǎn)移路徑，從而創(chuàng)建了一個(gè)縝密的熱管理系統(tǒng)，將熱泵的功能實(shí)現(xiàn)了最大化。

　　國(guó)內(nèi)一些車企也已在熱泵空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域取得突破。

　　即將上市的吉利汽車幾何C將搭載熱泵空調(diào)，按照官方說法，其電池智能溫控系統(tǒng)可將電池單體溫差控制在±2 攝氏度以內(nèi)，可以提升車輛在低溫狀態(tài)下 20% 的續(xù)航能力。

　　1 月中旬，北汽新能源的兩輛乘用車和北汽福田的 4 輛大巴車在零下 30 度的環(huán)境下放置超過 48 小時(shí)，然后進(jìn)行超低溫冷啟動(dòng)測(cè)試和熱泵空調(diào)測(cè)試。電池系統(tǒng)以每分鐘 7 攝氏度的速度持續(xù)升溫，直至電池正常的工作溫度 20 攝氏度。這意味著在零下 30 度的低溫環(huán)境下，熱泵空調(diào)仍能正常運(yùn)行。

　　“在電動(dòng)車領(lǐng)域，里程焦慮和冬季里程衰減是相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間的現(xiàn)實(shí)，熱泵對(duì)節(jié)能的貢獻(xiàn)是最大的。”王亮告訴未來汽車日?qǐng)?bào)，未來熱泵技術(shù)將在電動(dòng)車上逐步擴(kuò)大應(yīng)用，直至成為電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。
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